Endainduktsiooni nähtuseks nimetatakse elektromagnetilise induktsiooni alaliiki, mille korral magnetvoo muutus on põhjustatud voolu muutusest vaadeldavas juhis endas. Juhi induktiivsus- näitab meile, kui suure magnetvoo muutuse tekitab selle juhi korral ühikuline voolu muutus. Juhi induktiivsuse arvutamine: L= / I Induktiivsus kirjeldab laengukandjate liikumisel esinevat (magnetväljast tingitud) inertsust vaadeldavas juhis. induktiivsust, mõõdetakse teslades (T). 1 tesla on väga suur ühik Magnetvoo ühik veeber 1 Wb kus WM- magnetvälja energia daulides, L- induktiivsus henrides (H),I- vool amprites. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Elektromagnetism käsitleb laetud osakeste mitteühtlast liikumist ning elektri- ja magnetvälja muundumist teineteiseks. Pööriselektriväljaks nimetatakse muutuva magnetvälja poolt tekitatud elektrivälja.
Magnetismi kontrolltöö Küsimused: 1. Mida nimetatakse magnetväljaks? 2. Millist mõju avaldab elektrivool magnetnõelale? 3. Defineerige Ampére seadus. (valem, mida iga täht tähistab) 4. Mida mõõdetakse teslades ja kelle järgi on ühik endale nime saanud? 5. Mis on vasaku käe reegel? 6. Mida nimetatakse magnetinduktsiooniks? 7. Mis on solenoid? 8. Milliste reeglitega saab määrata vooluga juhtme magnetvälja jõujooni? 9. Mis on püsimagnet? 10. Mida on joonisel kujutatud. Nimetage numbritega tähistatud osad. Ülesanded: 1. Kaks paralleelset juhet pikkusega 2,5 meetrit asuvad teineteisest 10 sentimeetri kaugusel, voolu tugevused juhetes on 10A ja 15A
liikumise suunda ( ), siis väljasirutatud sõrmed näitavad indutseeritud elektromotoorjõu suunda (E). · Indutseeritav elektromotoorjõud on seda suurem, mida suurem on magnetvoo tihedus ja mida kiiremini juhe seda lõikab: E=Blvsin ,E indutseeritav emj. voltides (V) B magnetvootihedus e. induktsioon teslades (T) l juhtme aktiivpikkus meetrites (m) v juhtme liikumiskiirus magnetvälja suhtes m/s juhtme liikumissuuna ja välja jõujoonte vaheline nurk. Kui juhe liigub rööpselt jõujoontega, siis emj. ega voolu ei teki. ( = 0°, sin = 0 või = 180°, · sin = 0). · Voolu puudumise korral juhtmelõigu otstel tekkiv pinge U avaldub kujul U=v l B sin · V- juhtmelõigu liikumise kiirus magnetvälja tekitaja suhtes · B- magnetinduktsioon
Margo Martis Jaanika Orav Elektromagnetiline induktsioon Mõiste- Elektromagnetiline induktsioon Elektromagnetiline induktsioon on nähtus, mille puhul magnetvälja toimel juhtmes indutseerub (tekib) elektromotoorjõud (emj.). Selle füüsikalise nähtuse avastas inglise füüsik Michael Faraday 1831. aastal. Kordamine/arvutus E=Blv(sin) E indutseeritav emj. voltides (V) B magnetvootihedus e. induktsioon teslades (T) l juhtme aktiivpikkus meetrites (m) v juhtme liikumiskiirus magnetvälja suhtes m/s juhtme liikumissuuna ja välja jõujoonte vaheline nurk 1. Magnetväljas, mille induktsioon on 0,8T liigub risti jõujoontega 20cm pikkune sirge juhe kiirusega 3 m/s. Arvuta indutseeritav elektromotoorjõud (edaspidi emj). 2. Magnetväljas, mille induktsioon on 0,3T liigub juhe kiirusega 9 m/s risti jõujoontega. Juhtmes indutseeritakse emj 1,2V. Kui pikk on see juhe? 3
sagedamini elektrienergiat või elektrivoolu. Lorentzi jõuks nimetatakse elektromagnetväljas liikuvale elektrilaengule mõjuvat jõudu. Liikuvale osakesele mõjub nii elektriväljast põhjustatud jõud kui ka magnetväljast põhjustatud jõud . Kogu osakesele mõjuv jõud on seega: kus on osakesele mõjuv jõud (njuutonites N), on elektrivälja tugevus (voltides meetri kohta V/m), on magnetiline induktsioon (teslades T), on osakese laeng (kulonites C), on osakese kiirus (meetrites sekundis m/s). Kui osake liigub magnetväljas (st E = 0), saab Lorentzi jõu suunda määrata vasaku käe reegli abil. Lorentzi jõud on oma nime saanud Hollandi füüsiku Hendrik Lorentzi järgi. 7 Elektromagnetväli on elektromagnetilist vastastikmõju vahendav ühtne väli, mille piirjuhtudeks on elektriväli ja magnetväli
Ampere'i jõud on vooluga juhtmele magnetväljas mõjuv jõud, mis on määratud Ampere'i seadusega. Lorentzi jõud nimetatakse elektromagnetväljas liikuvale elektrilaengule mõjuvat jõudu. Liikuvale osakesele mõjub nii elektriväljast põhjustatud jõud kui ka magnetväljast põhjustatud jõud . Kogu osakesele mõjuv jõud on seega on osakesele mõjuv jõud jõud (njuutonites N), on elektrivälja tugevus (voltides meetri kohta V/m), on magnetiline induktsioon (teslades T), on osakese laeng (kulonites C), on osakese kiirus (meetrites sekundis m/s). Kui osake liigub magnetväljas (st E = 0), saab Lorentzi jõu suunda määrata vasaku käe reegli abil. Faraday elektromagnetilise induktsiooni seadus seaduspära, mille järgi on elektromagnetilise induktsiooni elektromotoorjõud võrdeline magnetvoo muutumise kiirusega. . kus on elektromotoorjõud voltides on kontuuriga piiratud pinda läbiv magnetvoog veeberites Thompsoni valem
määratakse parema käe reegliga: Kui jõujooned suunduvad peopessa ja pöial näitab juhtme liikumise suunda, siis väljasirutatud sõrmed näitavad indutseeritud elektromotoorjõu suunda. 54 Parema käe reegel Indutseeritav elektromotoorjõud on seda suurem, mida suurem on magnetvoo tihedus ja mida kiiremini juhe seda lõikab: E= Bl vsin , E indutseeritav emj. voltides (V) B magnetvootihedus e. induktsioon teslades (T) l juhtme aktiivpikkus meetrites (m) v juhtme liikumiskiirus magnetvälja suhtes m/s juhtme liikumissuuna ja välja jõujoonte vaheline nurk. Kui juhe liigub rööpselt jõujoontega, siis emj. ega voolu ei teki. ( = 0°, sin = 0 või = 180°, sin = 0). Indutseeritud emj. valemit väljendatakse sageli ka teisel kujul. Oletame, et juhe liigub väljajoontega risti olevas tasapinnas, siis tema nihkumisel s võrra ja t vältel indutseerub temas emj.
määratakse parema käe reegliga: Kui jõujooned suunduvad peopessa ja pöial näitab juhtme liikumise suunda, siis väljasirutatud sõrmed näitavad indutseeritud elektromotoorjõu suunda. 54 Parema käe reegel Indutseeritav elektromotoorjõud on seda suurem, mida suurem on magnetvoo tihedus ja mida kiiremini juhe seda lõikab: E= Bl vsin , E indutseeritav emj. voltides (V) B magnetvootihedus e. induktsioon teslades (T) l juhtme aktiivpikkus meetrites (m) v juhtme liikumiskiirus magnetvälja suhtes m/s juhtme liikumissuuna ja välja jõujoonte vaheline nurk. Kui juhe liigub rööpselt jõujoontega, siis emj. ega voolu ei teki. ( = 0°, sin = 0 või = 180°, sin = 0). Indutseeritud emj. valemit väljendatakse sageli ka teisel kujul. Oletame, et juhe liigub väljajoontega risti olevas tasapinnas, siis tema nihkumisel s võrra ja t vältel indutseerub temas emj.
q on osakese elektrilaeng (kulonites) v on osakese hetkkiirus (m/s) B on magnetiline induktsioon (T). Vooluga juhile mõjuv jõud Kui sirge, liikumatu juhe, milles on elektrivool, asetada välisesse magnetvälja, siis sellele juhile mõjub jõud. See jõud on Lorentzi jõu tulemus (Lorentzi jõud mõjub igale juhis liikuvale elektrilaenguga osakesele). Kogu jõud on seega: kus F = jõud, mõõdetuna njuutonites I = voolutugevus juhis, mõõdetuna amprites B = magnetvälja vektor, mõõdetuna teslades L = vektor, mille suurus on võrdne juhi pikkusega (meetrites), ja mille suund ühtib elektrivoolu kokkuleppelise suunaga juhis (positiivse elektrilaenguga osakeste liikumise suund). Kui juhe on kõver, mitte sirge, siis sellele mõjuva jõu arvutamisel tuleb arvutada igale lõpmatult väikesele juhtme jupile mõjuvat jõudu integreerimise kaudu. 3. Maa magnetväli Maa magnetväli on peaaegu nagu magneetiline dipool, mille üks poolus
2·10-7 N. Lorentzi jõud- Lorentzi jõuks nimetatakse elektromagnetväljas liikuvale elektrilaengule mõjuvat jõudu. Liikuvale osakesele mõjub niielektriväljast põhjustatud jõud kui ka magnetväljast põhjustatud jõud . Kogu osakesele mõjuv jõud on seega: kus on osakesele mõjuv jõud jõud (njuutonites N), on elektrivälja tugevus (voltides meetri kohta V/m), on magnetiline induktsioon (teslades T), on osakese laeng (kulonites C), on osakese kiirus (meetrites sekundis m/s). Kui osake liigub magnetväljas (st E= 0), saab Lorentzi jõu suunda määrata vasaku käe reegli abil. Lorentzi jõud on oma nime saanud Hollandi füüsiku Hendrik Lorentzi järgi. Massipektomeeter- mõõdat laetud osakeste massi ja laengu suhet(m/z, kus m on iooni mass, z iooni laeng
jõudu. Liikuvale osakesele mõjub niielektriväljast põhjustatud jõud kui ka magnetväljast põhjustatud jõud . Kogu osakesele mõjuv jõud on seega: kus on osakesele mõjuv jõud jõud (njuutonites N), on elektrivälja tugevus (voltides meetri kohta V/m), on magnetiline induktsioon (teslades T), on osakese laeng (kulonites C), on osakese kiirus (meetrites sekundis m/s). Kui osake liigub magnetväljas (st E= 0), saab Lorentzi jõu suunda määrata vasaku käe reegli abil. Lorentzi jõud on oma nime saanud Hollandi füüsiku Hendrik Lorentzi järgi.
kui paremkeermega kruvi liigub voolu I suunas, siis kruvi pöörlemissund ühtib juhet ümbritseva magnetvälja jõujoonte suunaga. Või: kui vaadata voolu suunas, siis magnetvälja jõujoonte suund ühtib kruvi pöörlemise suunaga. Magnetvoo tähiseks on (kreeka suurtäht fii), ühikuks veeber (Wb). Magnetvoo tiheduse ehk vootiheduse ehk induktsiooni tähiseks on B, ühikuks veeber ruutmeetri kohta (Wb/m²) ehk tesla (T). B= . S B vootihedus ehk induktsioon teslades (T), magnetvoog veebrites (Wb) 2 S pind ruutmeetrites (m ) Magnetvälja tugevuse e. väljatugevuse tähiseks on H, ühikuks amper meetri kohta (A/m). Väljatugevus B H= , µa H magnetvälja tugevus (A/m), B vootihedus ehk induktsioon teslades (T), µa magnetiline läbitavus (H/m) kus µ a (kreeka väiketäht müü) iseloomustab keskkonna magnetilist läbitavust, ühikuks on henri meetri kohta (H/m).
5. Laurentz’I jõud, selle suund (+ valem ja joonis) Lorentzi jõuks nimetatakse elektromagnetväljas liikuvale elektrilaengule mõjuvat jõudu. Liikuvale osakesele mõjub nii elektriväljastpõhjustatud jõud kui ka magnetväljast põhjustatud jõud . Kogu osakesele mõjuv jõud on seega: kus F on osakesele mõjuv jõud jõud (njuutonites N), E on elektrivälja tugevus (voltides meetri kohta V/m), B on magnetiline induktsioon (teslades T), q on osakese laeng (kulonites C), v on osakese kiirus (meetrites sekundis m/s). 6. Elektromagnetiline induktsioon Elektromagnetiliseks induktsiooniks nimetatakse elektrivoolu tekkimist juhtivas kontuuris (näiteks suletud juhtmekeerus), kui muutub selle kontuuri pinda läbiv magnetvoog. Elektrivoolu kutsub esile voolujuhi laetud osakestele mõjuv induktsiooni elektromotoorjõud ehk indutseeritud elektromotoorjõud. Seda elektromotoorjõudu võib käsitada kui
N = IU 212. Kuidas on alalisvoolu võimsus seotud pingega? v6rdeliselt 213. Kas konstantse tugevusega vool tekitab magnetvälja? Ei 214. Mis on magnetiline konstant? Magnetiline konstant µ0 = 4 * 10-7 N/A2 215. Mis on keskkonna magnetiline läbitavus? 216. Millest oleneb magnetilise induktsiooni suurus? B= S B - vootihedus ehk induktsioon teslades (T), - magnetvoog veebrites (Wb) S - pind ruutmeetrites (m2) (T) [Vooluraamile magnetväljas mõjuv maksimaalne jõumoment on võrdeline voolutugevuse ja raami pindalaga. M 0 = B I S (B on magnetiline induktsioon)!] 217. Mis tingimustel on magnetilise induktsiooni vektor samasuunaline teda tekitava vooluga? Siis kui nurk on magnetilise induktsiooni ja vooluga juhi vahel 0 kraadi. 218
jõud F võrdeline voolutugevusega I juhtmes, juhtmelõigu pikkusega lning siinusega nurgast α voolu suuna ja magnetvälja suuna vahel. Lorentzijõuks nim. elektromagnetväljas liikuvale elektrilaengule mõjuvat jõudu. Liikuvale osakesele mõjub nii elektriväljast põhjustatud jõud kui ka magnetväljast põhjustatud jõud . Kogu osakesele mõjuv jõud on seega: F=q(E+v*B), kus F-osakesele mõjuv jõud (N), E-elektrivälja tugevus (voltides meetri kohta V/m), B-magnetiline induktsioon (teslades T), osakese laeng (kulonites C), V on osakese kiirus (m/s). 6. Pascali seaduse ehk hüdrostaatika põhiseaduse kohaselt kandub rõhk vedelikus või gaasis edasi igas suunas ühteviisi. Selle seaduse sõnastas esimesena prantsuse matemaatik Blaise Pascal. 7. Energia on skalaarne füüsikaline suurus,mis iseloomustab keha või jõu võimet teha tööd. Energiat tähistatakse üldjuhul suure ladina tähega E ja selle ühik SI-süsteemis on 1 džaul.
6.3. Lühisvoolu elektrodünaamiline toime 6.3.1. Elektrodünaamilised jõud voolujuhtivate osade vahel Kui lähestikku asuvad kaks vooluga juhti, siis võivad nende vahel tekkida jõud, mis on võimelised elektrivõrgus esinevate lühiste korral purustama elektriseadmeid. Ühes lõpmata väikese ristlõikega juhis 1 voolava voolu i poolt teise lõpmata väikese ristlõikega rööpjuhi 2 asukohas tekkiv magnetvälja induktsioon B on teslades leitav 0 i B , (6.40) 2 a kus a juhtidevaheline kaugus, m, 0 = 410-7 H/m. Erineva tugevusega voolude i1 ja i2 korral tekkivad erineva tugevusega induktsioonid B1 ja B2. Voolutugevuste ja induktsioonide erinevus juhtides kompenseerub vastastikku nii, et elektrodünaamilised jõud mõlemas juhis on vastassuunalised, kuid moodulilt võrdse väärtusega. Jõud avalduvad
Joonis 3.8. Juhet (a) ja solenoidi (b) ümbritsev magnetväli 20 Indutseeritud elektromotoorjõud on seda suurem, mida suurem on magnetvoo tihedus B ja juhtme liikumise kiirus v magnetväljas. E B l v sin E on indutseeritud elektromotoorjõud voltides (V), B on magnetvoo tihedus ehk induktsioon teslades (T), l on magnetväljas liikuva juhtme pikkus meetrites (m), v on juhtme liikumiskiirus (m/s) ja on juhtme liikumissuuna ja magnetvälja jõujoonte vaheline nurk. Kui indutseeritud elektromotoorjõuga juhe moodustab suletud elektriahela, siis tekib suletud ahelas elektrivool i, mis on arvutatav Ohmi seaduse järgi i = E / R. Indutseeritud elektrivool, mida ümbritseb magnetväli, tekitab välise magnetväljaga vastasmõjul omakorda jõu (F), mis
annaabi.ee 
